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單運放完成雙滯后轉換特性

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作者: 時間:2007-10-19 來源:EDN 收藏

  運放結合戰(zhàn)略上被放置的齊納二極管產生一個過程控制電路,電路有正、負向磁滯帶。

  在需要間斷控制器的過程控制應用中,大多數初步選擇是兩個位置模型或開/關控制器。這種控制器的典型例子是空間加熱器。如果溫度低到設置點以下,加熱器打開,而如果溫度高過設置點,加熱器關閉。在模擬域,雙位置控制器的主要部分是模擬比較器或開環(huán)運算放大器。然而,為避免開關誤觸發(fā),典型應用是使用熟知的Schmitt觸發(fā)器。

  雙位置控制器模型的合理擴展是能夠提供若干個(多于兩個)控制器輸出的中間設定。使用這種間斷控制器模型減少雙位置模型固有的循環(huán)行為、超過目標或未達目標。然而實際上,雙位置模型不能達到滿意的時候,使用其它模型通常更快。最通用的例子是三位置控制器。圖1表示實現這種控制器的一個簡單方法。圖中,運算放大器周圍的Schmitt觸發(fā)器A1和A2分別實現負和正??梢杂媚M比較器,如LM311或相近的產品替代A1和A2。圖2顯示了圖1中電路的I/O:

  

公式

  

公式

  

公式

  

實現這種控制器的一個簡單方法

  

圖1中電路的I/O轉換特性

  VZ 和VY分別為四個齊納二極管的擊穿和正向導通電壓。

  圖3顯示了實現三位置控制器更有效的方法。電路基礎是單運算放大器,其不需要參考電壓。輸入和輸出二極管決定高于高壓和低于低壓的開關門限和比較器。在中間帶放VIN(t)消除電路的輸入二極管,電路本質上是帶正反饋的電壓跟隨器。輸出電壓跟隨VA(t),但是正反饋確定VA(t),在輸出電壓的某些片斷設定這個電壓。所以,兩個約束確定電路狀態(tài)的輸出水平:VOUT(t)=VA(t), 和

公式

  

實現三位置控制器更有效的方法

  滿足這兩個約束的唯一條件是VOUT和VA=0V,所以當輸入二極管反向偏置時,輸出仍為0V。0V的輸出狀態(tài)持續(xù)到輸入電壓增加正或負值。然后,雙輸入齊納二極管的一個傳導,驅動放大器以輸入電壓



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